JP2015170767A - 回路基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
これに伴い、回路基板における配線の微細化を図るべく、例えばプリント基板などの配線基板と、集積回路を有する半導体チップとを、微細配線を有する配線層を介して接続して、回路基板を製造することが行なわれている。
このようにして配線層を配線基板上に転写する際には、配線層から支持基板を剥離することが必要になる。このため、配線層と支持基板との間に剥離層を設け、例えば剥離層が樹脂材料からなる場合はそれを硬化させ、また、剥離層が金属材料からなる場合はそれを溶解することで、配線層から支持基板を剥離するようにしている。
しかしながら、硬化した樹脂材料からなる剥離層を配線層にダメージを与えないで容易かつ簡単に除去するのは難しく、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。
このため、剥離層を溶解するのに長時間を要するため、容易かつ簡単に支持基板を剥離するのは難しく、配線層にダメージを与えてしまい、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。
本実施形態にかかる回路基板の製造方法は、以下の各工程を含む。
まず、図1(A)に示すように、支持基板1上に剥離層2を形成する。
ここで、支持基板1は、後述の配線層3を形成するために用いられる基板である。
例えば、高分子組成物としては、水酸基をt−Bu基又はt−Boc基で保護したフェノール樹脂を用いるのが好ましい。また、モノマ(モノマ物質)としては、水酸基をt−Bu基又はt−Boc基で保護したビスフェノールAを用いるのが好ましい。なお、酸(ここでは強酸)によって脱離して気体となる保護基を有する組成物がモノマの場合、剥離層2を形成するのに、別途、膜状にするためのバインダとしての高分子組成物を含むものとするのが好ましい。この高分子組成物としては、例えばポリメチルメタクリレートなどのアクリル樹脂などを用いるのが好ましいが、特にこれに限定されるものではない。この場合、剥離層2は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物としてのモノマ、及び、高分子組成物の3成分を含むものとなる(3成分系)。一方、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物が高分子組成物の場合、剥離層2は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物、及び、酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物としての高分子組成物の2成分を含むものとなる(2成分系)。
ここで、配線基板5は、例えばプリント基板などである。ここでは、配線基板5は、ビルドアップ基板である。
ここでは、配線層3の一方の表面側に露出した電極(パッド)上にバンプ4を形成し、このバンプ4を介して、配線層3と配線基板5とを接合する。つまり、配線層3の一方の表面側と配線基板5とをバンプ4を介して貼り合わせる。
ここでは、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させ、支持基板1を剥離すると、これとともに剥離層2も配線層3の表面から剥離し、配線層3の他方の表面側、即ち、配線層3の他方の表面(剥離面)側に設けられた電極(パッド)が露出することになる。
まず、剥離層が樹脂材料からなり、支持基板を剥離する際に、剥離層を硬化させる場合、支持基板を剥離した後に、配線層(剥離面)上に、硬化した樹脂材料からなる剥離層が残ってしまうため、これを除去することが必要になる。しかしながら、硬化した樹脂材料からなる剥離層を配線層にダメージを与えないで容易かつ簡単に除去するのは難しく、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。特に、剥離層が熱硬化性樹脂材料からなり、剥離層を加熱によって硬化させる場合、配線層形成時のプロセス温度よりも高温になるため、配線層にダメージを与えるおそれがあり、信頼性及び歩留まりを低下させることになる。なお、熱硬化性樹脂材料を、加熱による接着性喪失材料ともいう。
また、支持基板1を剥離すべく、剥離層2に紫外線を照射後に、剥離層2の組成物における気体の生成を進行させるための加熱処理を施しても良い。なお、前記加熱処理は、配線層形成時のプロセス温度よりも低温で行なうため、配線層3にダメージを与えることはない。
ここで、半導体チップ7は、例えば集積回路を有する半導体チップである。なお、半導体チップ7を電子部品ともいう。
ここでは、配線層3の他方の表面側に露出した電極(パッド)上にバンプ6を形成し、このバンプ6を介して、配線層3と半導体チップ7とを接合する。つまり、配線層3の他方の表面側と半導体チップ7とをバンプ6を介して貼り合わせる。
なお、上述の実施形態では、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させ、支持基板1を剥離するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離するようにしても良い。なお、この場合、溶剤によって剥離層2を溶解させる工程が追加されているだけで、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2を形成する組成物に気体を生成させ、支持基板1を剥離していることに変わりはない。
特に、保護基が脱離すると、配線層3を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物を用いる場合、配線層3を溶解しない溶剤は、水、アルコール及びアルカリ水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。例えば、上述の配線層3を溶解しない溶剤は、水、例えばエタノール、IPAなどのアルコール、及び、例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液、テトラブチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液などのアルカリ水溶液から、剥離層2を構成する組成物に応じて、選択すれば良い。
例えば、上述の実施形態では、支持基板1を剥離する工程において、剥離層2に紫外線を照射するため、剥離層2の厚さが薄く、照射した紫外線が剥離層2を透過してしまうような場合には、例えば図2(A)、図2(B)に示すように、配線層3への影響を回避するために、剥離層2と配線層3の間に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成するのが好ましい。この場合、剥離層2上に、紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成し、透過防止層9上に配線層3を形成することになる。つまり、剥離層2を形成する工程の後、配線層3を形成する工程の前に、剥離層2上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層9を形成する工程を含むことになる。
例えば、上述のように、剥離層2に紫外線を照射して剥離層2内で気体を生成させた後、溶剤によって剥離層2を溶解させて、支持基板1を剥離する場合、剥離層2を溶解させる溶剤によって溶解する材料を用いることで、剥離層2とともに透過防止層9を除去することが可能である。なお、剥離層2を溶解させる溶剤に対する溶解性が極めて小さいか、又は、不溶である材料を用いても良い。この場合、支持基板1を剥離し、剥離層2を除去した後に、別の溶剤や別の方法によって、透過防止層9を除去することになる。
[実施例1]
実施例1では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
つまり、高分子組成物であるポリビニルフェノール樹脂(PVP)の水酸基に対し、約75%の割合でt−Boc化したt−Boc化PVPを調製した。このt−Boc化PVP約20部に対し、紫外線官能物質であるトリフェニルスルフォニウムトリフレートを約4部、溶媒として乳酸エチル約30部及びプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート約100部を加え、実施例1の剥離層の材料を調製した。
つまり、まず、6インチφの石英ウエハを準備し、上述のようにして調製した剥離層の材料を、回転数約2000rpm、約30秒間の条件でスピンコート法によって塗布した。
次に、剥離層上に、透過防止層として厚さ約50nmのCu層をスパッタ法によって形成した。
次に、透過防止層としてのCu層上に、樹脂配線層を形成した。
次に、φ約500μmのランドパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置にφ約500μmのランドパターンを形成した。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、透過防止層としてのCu層上に、Cuシード層及びCuめっきからなるランドを形成した。
次いで、第1樹脂層上に、Cuシード層を形成し、次いで、再び、ノボラック型の液状レジストを上述と同様に塗布し、最少サイズ約5μmの配線パターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置に配線パターンを形成した。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、ビア部を有する第1樹脂層上に、上述のランドに接続されるように、Cuシード層及びCuめっきからなる、ビアを含む第1配線(配線パターン)を形成した。
次に、第2樹脂層上に、Cuシード層を形成し、次いで、再び、ノボラック型の液状レジストを上述と同様に塗布し、φ700μmのランドパターンを有するガラスマスクを用いてコンタクトアライナーでレジストを露光し、現像して、所定の位置にφ700μmのランドパターンを形成した。
次に、レジストをN−メチル−2−ピロリジノンを用いて剥離した後、レジストの被覆によってCuめっきされなかった部分のCuシード層を過硫酸アンモニウムによってエッチングして、ビア部を有する第2樹脂層上に、上述の第1配線に接続されるように、Cuシード層及びCuめっきからなるビア及びランドを形成した。
次に、樹脂配線層の表面に露出しているランド上にバンプを形成し、ビルドアップ基板に接合した。ここでは、樹脂配線層とビルドアップ基板の間にアンダーフィル材を注入し、約120℃で加熱して、ビルドアップ基板を固定した。
その後、支持基板である石英ウエハ側から剥離層の全面に紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm2照射した。これにより、t−Boc化PVPのt−Boc基が脱離し、剥離層内で気体が生成され、その結果、支持基板である石英ウエハを剥離することができた。ここでは、紫外線である波長約365nmのi線を約200mJ/cm2照射した後に、約120℃のホットプレートで約1分加熱して気体発生の反応を進行させた。また、ビルドアップ基板を固定し、上方から石英ウエハを吸着しながら石英ウエハを剥離した。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
[実施例2]
実施例2では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例3]
実施例3では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例4]
実施例4では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
この結果、剥離層内での気体発生量が十分であったため、容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができた。このように容易かつ簡単に支持基板である石英ウエハを剥離することができたため、樹脂配線層にダメージを与えないで、信頼性や歩留まりを向上させることができた。
[実施例5]
実施例5では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
その後、実施例5では、剥離層に紫外線を照射した際の剥離層内での気体発生量が不十分であったため、剥離層に紫外線を照射した後、加えて溶剤によって剥離層を溶解させて、支持基板を剥離した。
[実施例6]
実施例6では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
その後、実施例6では、上述の実施例5の場合と同様に、剥離層に紫外線を照射した際の剥離層内での気体発生量が不十分であったため、剥離層に紫外線を照射した後、溶剤によって剥離層を溶解させて、支持基板を剥離した。
[比較例1]
比較例1では、以下のようにして、剥離層の材料を調製した。
その後、上述の実施例5、6の場合と同様に、剥離層に紫外線を照射した後、溶剤[剥離溶剤;例えばテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液(TMAH;例えば2.38%TMAH)]によって剥離層を溶解させて、支持基板である石英ウエハを剥離した。ここで、保護基が導入されていないため、剥離するのに要した浸漬時間は約1800秒以上であった。これにより、剥離面側の樹脂配線層のランド(電極)が露出した。
以下、上述の実施形態及び変形例さらには実施例に関し、更に、付記を開示する。
(付記1)
紫外線を透過する支持基板上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上方に配線層を形成する工程と、
前記配線層の一方の表面側を配線基板に接合する工程と、
前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させ、前記支持基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。
前記支持基板を剥離することによって露出した前記配線層の他方の表面側に半導体チップを接合する工程を含むことを特徴とする、付記1に記載の回路基板の製造方法。
(付記3)
前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含むことを特徴とする、付記1又は2に記載の回路基板の製造方法。
前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物と、前記酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むことを特徴とする、付記1〜3のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記5)
前記紫外線の照射によって酸を発生する組成物は、オニウム塩系化合物光酸発生剤、オキシムスルホネート系光酸発生剤、ビスアルキル又はビスアリールスルホニルジアゾメタン系光酸発生剤、ニトロベンジルスルホネート系光酸発生剤、イミノスルホネート系光酸発生剤、ジスルホン系光酸発生剤からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする、付記4に記載の回路基板の製造方法。
前記保護基は、ターシャリブチル基又はターシャリブトキシカルボニル基であることを特徴とする、付記3〜5のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記7)
前記保護基を有する組成物は、水酸基又はアミノ基の一部又は全部が前記保護基で保護された組成物であることを特徴とする、付記3〜6のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記1〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
(付記9)
前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、極性が変化し、前記保護基の脱離前に不溶であった溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記3〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、前記配線層を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、付記3〜7のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
前記配線層を溶解しない溶剤は、水、アルコール及びアルカリ水溶液からなる群から選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする、付記10に記載の回路基板の製造方法。
(付記12)
前記剥離層を形成する工程の後、前記配線層を形成する工程の前に、前記剥離層上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層を形成することを特徴とする、付記1〜11のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
前記透過防止層が、Cu,Ti,Ta,W,Cr,Ni,Coからなる群から選ばれる少なくとも1種を含む材料からなることを特徴とする、付記12に記載の回路基板の製造方法。
2 剥離層
3 配線層
3A 配線
3B 樹脂層
4 バンプ
5 配線基板
6 バンプ
7 半導体チップ
8 回路基板
9 透過防止層
Claims (6)
- 紫外線を透過する支持基板上に、紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物を含む剥離層を形成する工程と、
前記剥離層の上方に配線層を形成する工程と、
前記配線層の一方の表面側を配線基板に接合する工程と、
前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させ、前記支持基板を剥離する工程とを含むことを特徴とする回路基板の製造方法。 - 前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射に起因して脱離して気体となる保護基を有する組成物を含むことを特徴とする、請求項1に記載の回路基板の製造方法。
- 前記紫外線の照射に起因して気体を生成する組成物は、紫外線の照射によって酸を発生する組成物と、前記酸によって脱離して気体となる保護基を有する組成物とを含むことを特徴とする、請求項1又は2に記載の回路基板の製造方法。
- 前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
- 前記保護基を有する組成物は、前記保護基が脱離すると、前記配線層を溶解しない溶剤に対する溶解性が発現する組成物であり、
前記支持基板を剥離する工程において、前記剥離層に紫外線を照射して前記剥離層に気体を生成させた後、前記溶剤によって前記剥離層を溶解させて、前記支持基板を剥離することを特徴とする、請求項2又は3に記載の回路基板の製造方法。 - 前記剥離層を形成する工程の後、前記配線層を形成する工程の前に、前記剥離層上に紫外線を透過しない材料からなる透過防止層を形成することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の回路基板の製造方法。
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